冰晴翡翠玉好吗?
我是学物理的,对珠宝方面的知识了解有限。 不过,从物理学的角度来谈一个概念应该问题不大吧。 先来简单介绍下“光学常数”这个物理量及其意义: 通常来说,晶体中有两种形式的振动能级:基频(低频)与倍频(高频)。它们对应于物质波具有的两个属性:量子化数和自旋。对于阳离子(带正电荷的离子)而言,其外层电子的运动表现为轨道运动,有基频存在;而对于阴离子(带负电荷的离子)则只有倍频存在。 当光照射到晶体上时,不同能级的电子都会参与吸收过程,但是最终只允许能量最低的那一组能级上的电子被激发,这个过程叫做“选择性激发”。由于高能级上的电子受到其他电子的影响很小,所以可以认为它是孤立的,由此我们可以得到两个常数: 其中,是基频的能量,是电子结合能(这里假设晶体中只有一个原子层)。后面我们会看到,这两个值实际上描述了半导体中的带电载体——自由电子和空穴的性质。 接着我们引入另一个概念——“本征吸收”,它只涉及晶体的内能,也就是仅仅考虑了晶体内电子与原子间的相互作用。在这种情况下,晶体内的所有电子都会被激发到一个完全同样的能级上去,所以我们又得到了一个新的常数: 如果把以上讨论的常数代入到光的吸收公式,我们可以得到一个关于光吸收系数与波长关系的经验定律: 其中,n是折射率。当光波长度较短时,即小于1纳米的时候,可以用德拜-谢尔顿近似来计算该常数的数值大小[1]。对于这个公式,材料科学家做了大量的实验验证,发现它在预测材料的吸收特性方面具有很好的准确性。
现在我们再回到冰晴翡翠的问题上来。根据上面的讨论,如果我们想得到关于这个问题的一个定量的答案,我们需要先测量出以下三个量: (1)晶体的折射率n。这可以通过测试已知折射率的玻璃棒作参照物来进行测量。 (2)离子半径。这是离子晶体中离子所带的电量Q与离子半径r的比值。 (3)能带间隙Eg。这在物理学中是一个已经标准化的常数,在元素周期表中可以找到它的数值。 对于纯的有机染料,如染料的分子量为M,则第(1)个量很容易通过参照测定;而第(2)、(3)两个量可以在分子水平上进行计算[2]。只要知道上述三个量中的一个,我们就可以通过计算得到另外两个。
基于此,我回答了本题的提问者,如果想定量地研究一个问题,那么请不要怕烦,从最简单的最基本的数据去收集做起。